Week 4: evolution

• De fundamenten van de evolutionaire synthese, een belangrijk concept in de biologie, worden ondersteund door zowel fossiele gegevens als fylogenetica
• Adaptieve evolutie als resultaat van natuurlijke selectie op willekeurige mutaties


  1. Natuurlijke selectie op genetische variaties die voortkomen uit willekeurige mutaties in het DNA

  2. Mutaties kunnen leiden tot eigenschappen die een organisme beter geschikt maken voor zijn omgeving

  3. Organisme heeft meer kans om te overleven en zich voort te planten
• Geselecteerde mutaties


  Meestal die met kleine en niet erg grote effecten
• Genetische variatie


  Ontstaat en blijft bestaan in grote populaties, waardoor mutaties mogelijk zijn zich op te hopen en snelle veranderingen mogelijk maken
• Grote evolutionaire veranderingen vinden geleidelijk plaats over lange tijdsperioden
• Macroevolutie


  Evolutie boven soortniveau
• Microevolutie


  Processen binnenin een soort
• Haldanes


  De snelheid van evolutie gelijk aan de verandering in het gemiddelde van een eigenschap, in eenheden van standaardafwijking van verandering per generatie
• Microevolution involves processes that occur within species, whereas macroevolution involves evolution above the species level (i.e. higher taxa)
• Nieuwe kenmerken


  Ontwikkelen zich vaak als modificaties van voorouderlijke structuren door natuurlijke selectie of bijvoorbeeld de ontkoppeling van voorouderlijke functies die nieuw gebruik mogelijk maken
• New regulatory interactions among genes most likely give rise to the evolution of entirely novel characteristics
• Redenen waarom fossiel data incompleet is

  • Sommige organismen worden niet/bijna nooit een fossiel
  • Sedimenten vormen zich episodisch en niet continu
  • Sedimenten moeten stollen, blijven bestaan en bestaan gevonden
  • Mogelijk hebben zich geen interessante soorten gevormd op de plaatsen waar lagen beschikbaar zijn
• Methoden voor datering van gesteenten, fossielen of gebeurtenissen in geologische tijd

  • Radiometrische datering
  • Volgorde van lagen
  • Aanwezigheid van fossielen
  • Observaties van huidige erosie, verwering, sedimentatie en lithificatie
• Patronen in evolutie


  • Veranderingen in klimaten en de verdeling van oceanen en landmassa's
  • De taxonomische samenstelling van het leven op aarde is voortdurend veranderd
  • Op verschillende momenten in de geschiedenis van de aarde zijn uitsterftecijfers bijzonder hoog geweest
  • Vooral na massa-extincties is de diversificatie van hogere taxa soms relatief snel
  • De diversificatie van hogere taxa omvat zowel toenames in het aantal soorten als in de variëteit van hun vormen en ecologische gewoonten
  • Uitgestorven taxa zijn soms vervangen door niet-verwante maar ecologisch vergelijkbare taxa
  • Van de verscheidenheid aan vormen in een hogere taxa die in het verre verleden aanwezig waren, hebben meestal slechts enkele zich op de lange termijn gehandhaafd
  • De geografische verspreiding van veel taxa heeft aanzienlijk veranderd
  • Na verloop van tijd begint de samenstelling van het leven op aarde steeds meer op die van het heden te lijken
• Massa extincties


  • Ordovician-Silurian Mass extinction - 450/440 Mya
  • Devionan-Carboniferous Mass Extinction - 376/360 Mya
  • Permian-Triassic Mass extinction - 252 Mya
  • Triassic-Jurassic Mass extinction - 200/202 Mya
  • Cretaceous-Paleogene Mass extinction - 65 Mya
• Massa-extincties kwamen voor aan het einde van de volgende periodes: Ordovician, Devonian, Permian, Triassic en Cretaceous
• A major event in the history of life was the evolution of multicellularity, which is a prerequisite for large body size and the development of organs. This happened around 600 million years ago
• Some features are universal among organisms: genetic code, machinery of replication and protein synthesis, basic metabolic reactions, and use of l optical isomers of amino acids as building blocks for protein
• For organisms to evolve distinct tissue and organs it is necessary to control gene expression to allow specialization of different cells
• Most of the different modern animal phyla first appeared during the Cambrian
• Voordelen van een groter lichaam

  • Mannen die zwaarder zijn, hebben meer succes in reproductie dankzij seksuele selectie
  • Sterftecijfer neemt af, omdat er meer voedingsmogelijkheden zijn
  • Betere mogelijkheid om te jagen of te vermijden om prooi te zijn
  • Betere thermoregulatie
  • Groter bereik voor voedsel
  • Meer succes in interspecifieke competitie
  • Langer leven
• Nadelen van een groter lichaam

  • Meer voedsel en water nodig
  • Meer vulnerable
  • Lange ontwikkeling, zowel voor als na geboorte
  • Moeilijker aan te passen aan omgeving
• The hypothesis of punctuated equilibrium is controversial because the hypothesis requires that morphological evolution be accompanied by speciation
• Optimal' phenotype for a species can remain unchanged for a long period of time, resulting in apparent evolutionary stasis, because of habitat tracking
• Low evolutionary rates across a multitude of taxa can be explained by stabilizing selection or developmental constraints
• Genetic toolkit


  Highly conserved genes that encode transcription factors and regulatory genes that underlie development
• A systemic mutation disrupts the genetic system of an organism so much that it results in a "monstrous" mutation. The individuals "hope" to encounter an environment where the change is beneficial